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Núcleo de Automação Hidráulica e Pneumática

Automatização Eletro-Hidráulica

CIRCUITOS ELETRO-HIDRÁULICOS

Os circuitos eletro-hidráulicos são esquemas de comando e acionamento que representam

os componentes hidráulicos e elétricos empregados em máquinas e equipamento industriais, bem

como a interação entre esses elementos para se conseguir o funcionamento desejado e os

movimentos exigidos do sistema mecânico. Enquanto o circuito hidráulico representa o

acionamento das partes mecânicas, o circuito elétrico representa a seqüência de comando dos

componentes hidráulicos para que as partes móveis da máquina ou equipamento apresentem os

movimentos finais desejados.

Estaremos apresentando, a seguir, os circuitos eletro-hidráulicos comumente utilizados em

máquinas e equipamentos industriais, detalhando seus princípios de funcionamento e

apresentando as diversas técnicas empregadas na elaboração desses circuitos, tendo sempre como

referência os recursos de movimento que a máquina deve oferecer.

Basicamente, existem três métodos de construção de circuitos eletro-hidráulicos:

- intuitivo,

- minimização de contatos ou seqüência mínima,

- maximização de contatos ou cadeia estacionária.

Método Intuitivo:

Na técnica de elaboração de circuitos eletro-hidráulicos pelo método intuitivo utiliza-se o

mecanismo do pensamento e do raciocínio humano na busca da solução de uma situação-

problema apresentada. Dessa forma, pode-se obter diferentes soluções para um mesmo problema

em questão, característica principal do método intuitivo.

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Eis alguns exemplos práticos de construção de circuitos eletro-hidráulicos pelo método

intuitivo:

Circuito 01: Ao acionarmos um botão de comando, um cilindro hidráulico de ação dupla

deve avançar, enquanto mantivermos o botão acionado. Ao soltarmos o botão,

o cilindro deve retornar a sua posição inicial.

Acionando-se o botão pulsador S1, seu contato normal aberto fecha e a bobina do

solenóide Y1 da válvula direcional é energizada. O solenóide Y1 aciona a válvula direcional para

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a posição paralela, fazendo com que o fluxo hidráulico proveniente da bomba seja dirigido para a

câmara traseira do cilindro, ao mesmo tempo em que o óleo acumulado na câmara dianteira seja

descarregado ao tanque. Dessa forma, o cilindro avança, enquanto o botão S1 permanecer

acionado, mantendo o solenóide Y1 ligado.

Devido ao fato de estarmos utilizando um contato normalmente aberto de um botão de

comando pulsador S1, que apresenta retorno por mola quando o botão é desacionado, seu contato

que havia fechado durante o acionamento volta a abrir, interrompendo a passagem de corrente

elétrica para a bobina do solenóide Y1. Com o solenóide Y1 desligado, a mola da válvula

direcional a reposiciona na posição cruzada, dirigindo o fluxo hidráulico para a câmara dianteira

do cilindro e descarregando ao tanque o óleo acumulado na câmara traseira. Assim, o cilindro

retorna a sua posição inicial, ou seja, no final do seu curso de retorno.

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Circuito 02: Um cilindro de ação dupla deve poder ser acionado de dois locais diferentes e

distantes entre si como, por exemplo, no comando de um elevador de cargas

que pode ser acionado tanto do solo como da plataforma.

Neste caso, utiliza-se os contatos normalmente abertos de dois botões de comando

pulsadores S1 e S2, montados em paralelo, com a mesma função, ou seja, de ligar o solenóide Y1

da válvula direcional. Dessa forma, acionando-se o botão S1 ou S2 o contato fecha, energizando

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a bobina do solenóide Y1. De acordo com o que foi apresentado no circuito anterior, o solenóide

Y1 ligado aciona a válvula direcional para a posição paralela, fazendo com que o cilindro avance.

Soltando-se o botão que foi acionado, seu contato volta a abrir, interrompendo a passagem

de corrente elétrica para a bobina e desligando o solenóide Y1. Quando o solenóide Y1 é

desligado, a mola reposiciona a válvula direcional na posição cruzada, fazendo com que o

cilindro retorne.

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Circuito 03: Um cilindro de ação dupla deve avançar somente quando dois botões de

comando forem acionados simultaneamente (comando bi-manual).

Soltando-se qualquer um dos dois botões de comando, o cilindro deve voltar

imediatamente a sua posição inicial.

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Para a solução deste problema, utiliza-se os contatos normalmente abertos de dois botões

de comando pulsadores S1 e S2, agora montados em série, ambos com a mesma função de ligar o

solenóide Y1 da válvula direcional. Se somente o botão S1 for acionado, seu contato fecha mas a

corrente elétrica permanece interrompida no contato aberto do botão S2, mantendo a bobina do

solenóide Y1 desligada. Da mesma forma, se somente o botão S2 for acionado, embora seu

contato feche, a corrente elétrica se mantém interrompida pelo contato aberto do botão S1,

fazendo com que a bobina do solenóide Y1 permaneça desligada. Sendo assim, o solenóide Y1

somente poderá ser energizado se os botões S1 e S2 forem acionados ao mesmo tempo ou

simultaneamente, isto é, um e logo em seguida o outro. Somente quando os dois botões estiverem

acionados, seus contatos normalmente abertos fecham e permitem a passagem da corrente

elétrica que liga o solenóide Y1, invertendo a posição da válvula direcional que comanda o

movimento de avanço do cilindro.

Se durante o movimento de avanço do cilindro qualquer um dos dois botões, S1 ou S2, for

desacionado, imediatamente seu contato volta a abrir, interrompendo a passagem da corrente

elétrica, o que desliga o solenóide Y1. Uma vez desligado o solenóide Y1, a mola reposiciona a

válvula direcional, comandando o movimento de retorno imediato do cilindro.

Esse tipo de circuito, conhecido como comando bi-manual, é muito utilizado no

acionamento de máquinas e equipamentos que oferecem riscos de acidente para o operador. Com

os botões colocados a uma distância que não permita o acionamento com apenas uma das mãos, o

operador terá que forçosamente utilizar ambas as mãos para acionar a partida da máquina. Esse

recurso oferece, portanto, uma condição de partida segura, reduzindo consideravelmente os riscos

de acidente.

É importante destacar, entretanto, que o operador deve ser sempre orientado quanto ao

correto procedimento de acionamento da máquina pois, se um dos botões S1 ou S2 for travado, a

partida do equipamento poderá ser efetuada unicamente pelo outro botão, o que vem a

descaracterizar a condição de segurança desse tipo de comando bi-manual. Um outro circuito de

comando bi-manual, totalmente seguro, será apresentado e detalhado mais a frente nos próximos

exemplos de construção de circuitos eletro-hidráulicos.

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Circuito 04: Um motor hidráulico bidirecional deve girar no sentido horário, no anti-

horário e parar a qualquer momento, utilizando dois botões de comando, um

para o giro no sentido horário e outro para o sentido contrário. Quando os

botões não estiverem acionados, o motor deve permanecer parado.

Para se conseguir as três funções exigidas do motor hidráulico, é necessário utilizar uma

válvula direcional de 3 posições de comando: uma para o giro no sentido horário, outra para o

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sentido anti-horário e uma terceira posição que bloqueie o fluxo hidráulico, parando o motor. A

válvula direcional utilizada, neste caso, possui 4/3 vias, com posição central fechada, acionada

por dois solenóides e centrada por molas.

Acionando-se o botão S1, seu contato normalmente aberto fecha, permitindo a passagem da

corrente elétrica que liga o solenóide Y1. Ao mesmo tempo, o contato normalmente fechado de

S1, ligado em série com o contato aberto de S2, abre, impedindo que o solenóide Y2 seja

energizado, enquanto Y1 estiver ligado. Com o solenóide Y1 em operação, a válvula direcional é

acionada na posição paralela, fazendo com que o eixo do motor hidráulico gire no sentido

horário.

Soltando-se o botão S1, seu contato normalmente aberto que havia fechado volta a abrir,

interrompendo a passagem da corrente elétrica, o que desliga o solenóide Y1. Com o solenóide

Y1 desligado, as molas centralizam o carretel da válvula direcional na posição que bloqueia o

fluxo hidráulico, interrompendo o movimento do eixo do motor.

Acionando-se o botão S2, seu contato normalmente aberto fecha, permitindo a passagem da

corrente elétrica que liga o solenóide Y2. Ao mesmo tempo, o contato normalmente fechado de



acionada na posição cruzada, fazendo com que o eixo do motor hidráulico gire no sentido

contrário, ou seja, anti-horário.

Soltando-se o botão S2, seu contato normalmente aberto que havia fechado volta a abrir,

interrompendo a passagem da corrente elétrica, o que desliga o solenóide Y2. Com o solenóide

Y2 desligado, as molas centralizam o carretel da válvula direcional na posição que bloqueia o

fluxo hidráulico, interrompendo o movimento do eixo do motor.

Caso os dois botões S1 e S2 forem acionados simultaneamente, embora os dois contatos

normalmente abertos fecham, os dois contatos normalmente fechados abrem e garantem que os

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dois solenóides Y1 e Y2 permaneçam desligados. A montagem alternada dos contatos fechados

dos botões, em série com os contatos abertos, evita que os dois solenóides sejam energizados ao

mesmo tempo, fato que poderia causar a queima de um dos solenóides, danificando o

equipamento.

Circuito 05: Um cilindro de ação dupla deve ser acionado por dois botões. Acionando-se o

primeiro botão o cilindro deve avançar e permanecer avançando mesmo que o

botão seja desacionado. O retorno deve ser comandado por meio de um pulso

no segundo botão.

Existem, na verdade, três possibilidades de comando do cilindro, por meio de três válvulas

direcionais diferentes. Pode-se utilizar uma válvula direcional de 4/2 vias acionada por dois

solenóides com detente, ou uma válvula direcional de 4/2 vias acionada por solenóide com

reposicionamento por mola ou, ainda, uma válvula direcional de 4/3 vias acionada por solenóides

e centrada por molas. As três alternativas diferentes de construção do circuito eletro-hidráulico

serão apresentadas a seguir:

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Solução A: utilizando uma válvula direcional de 4/2 vias acionada por dois solenóides com

detente.

Empregando-se uma válvula direcional de 4/2 vias com acionamento por dois solenóides e

com detente que trava a válvula na posição quando os solenóides são desligados, basta efetuar

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um pulso nos botões para comandar os movimentos de avanço e retorno do cilindro, não sendo

necessário manter os botões acionados para dar continuidade ao movimento.

Observe que embora o esquema elétrico de comando seja o mesmo aplicado no circuito 04,

como a válvula direcional é diferente, o acionamento do sistema hidráulico comporta-se de forma

totalmente distinta a explicada no circuito 04.

Acionando-se o botão S1, seu contato normalmente aberto fecha, permitindo a passagem de

corrente elétrica que energiza a bobina do solenóide Y1. Ao mesmo tempo, o contato fechado de



acionada na posição paralela, fazendo com que o cilindro avance.

Mesmo que o botão S1 seja desacionado, desligando o solenóide Y1, como a válvula

direcional possui um detente que trava o carretel na última posição acionada, neste caso na

posição paralela, o cilindro permanece avançando. Portanto, para fazer com que o cilindro

avance, não é necessário manter o botão de comando S1 acionado, basta dar um pulso e soltar o

botão, já que a válvula direcional memoriza o último acionamento efetuado.

O mesmo comportamento ocorre no retorno do cilindro. Acionando-se o botão S2, seu

contato normalmente aberto fecha, permitindo a passagem de corrente elétrica que energiza a

bobina do solenóide Y2. Ao mesmo tempo, o contato fechado de S2, ligado em série com o

contato aberto de S1, abre, impedindo que o solenóide Y1 seja energizado, enquanto Y2 estiver

ligado. Com o solenóide Y2 em operação, a válvula direcional é acionada na posição cruzada,

fazendo com que o cilindro retorne.

Mesmo que o botão S2 seja desacionado, desligando o solenóide Y2, como a válvula

direcional tem a característica de memorizar o último acionamento efetuado, neste caso na

posição cruzada, o cilindro permanece retornando. Portanto, para fazer com que o cilindro

retorne, não é necessário manter o botão de comando S2 acionado, basta dar um pulso e soltar o

botão, o detente mantém a válvula direcional na posição cruzada e o cilindro retornando.

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Mais uma vez, caso os dois botões S1 e S2 forem acionados simultaneamente, embora os

dois contatos normalmente abertos fecham, os dois contatos normalmente fechados abrem e

garantem que os dois solenóides Y1 e Y2 permaneçam desligados. A montagem alternada dos

contatos fechados dos botões, em série com os contatos abertos, evita que os dois solenóides

sejam energizados ao mesmo tempo, fato que poderia causar a queima de um dos solenóides,

conforme explicado no circuito 04, danificando o equipamento.

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Solução B: utilizando uma válvula direcional de 4/2 vias com acionamento por solenóide e

reposição por mola, com comando elétrico de auto-retenção e comportamento

de desligar dominante.

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Neste caso, a válvula direcional é reposicionada por mola e não apresenta a mesma

característica de memorização da válvula de duplo solenóide com detente, empregada na solução

A. Sendo assim, para que se possa avançar ou retornar o cilindro com um único pulso, sem

manter os botões de comando acionados, é necessário utilizar um relé auxiliar no comando

elétrico para manter o solenóide Y1 ligado, mesmo que o botão S1 seja desacionado.

Acionando-se o botão S1, seu contato normalmente aberto fecha e permite a passagem da

corrente elétrica. A corrente passa também pelo contato fechado do botão S2, ligado em série

com o botão S1, e liga a bobina do relé auxiliar K1. Quando K1 é energizado, todos os seus

contatos se invertem, ou seja, os normalmente abertos fecham e os fechados abrem.

Neste caso, o primeiro contato de K1 utilizado no circuito, ligado em paralelo com o botão

S1, fecha para efetuar a auto-retenção da bobina de K1, isto é, mesmo que o botão S1 seja

desacionado, a corrente elétrica continua passando pelo primeiro contato de K1, paralelamente ao

botão S1, e mantendo a bobina de K1 energizada.

Um segundo contato de K1 é utilizado no circuito para ligar a bobina do solenóide Y1 que,

quando energizado, aciona a válvula direcional na posição paralela, fazendo com que o cilindro

avance.

Dessa forma, pode-se soltar o botão de comando S1 que o relé auxiliar K1 se mantém

ligado por um de seus próprios contatos (auto-retenção) e, ao mesmo tempo, conserva energizado

o solenóide Y1 por meio de outro de seus contatos, garantindo a continuidade do movimento de

avanço do cilindro.

Para fazer com que o cilindro retorne, basta dar um pulso no botão de comando S2.

Acionando-se o botão S2, seu contato normalmente fechado, ligado em série com o primeiro

contato de K1 que mantinha a auto-retenção de K1, abre e interrompe a passagem da corrente

elétrica para a bobina do relé auxiliar K1. Imediatamente o relé K1 é desligado e todos os seus

contatos voltam à posição normal. O primeiro contato de K1 abre e desliga a auto-retenção de

K1, permitindo que mesmo que o botão S2 seja desacionado a bobina de K1 permaneça

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desligada. O segundo contato de K1, por sua vez, abre e bloqueia a passagem da corrente

elétrica, desligando o solenóide Y1. Com o solenóide Y1 desligado, a mola da válvula direcional

empurra o carretel de volta para a posição cruzada, fazendo com que o cilindro retorne.

O circuito elétrico utilizado nesta solução B é chamado de comando de auto-retenção com

comportamento de desligar dominante porque, se os dois botões de comando S1 e S2 forem

acionados ao mesmo tempo, o relé K1 permanece desligado pelo contato do botão de comando

S2. Podemos dizer que, neste caso, o botão S2 tem prioridade sobre S1 pois, se ambos forem

acionados simultaneamente, prevalece como dominante a condição de desligar do contato

fechado do botão de comando S2.

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Solução C: utilizando uma válvula direcional de 4/2 vias com acionamento por solenóide e

reposição por mola, com comando elétrico de auto-retenção e comportamento

de ligar dominante.

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Esta solução apresenta as mesmas características construtivas da solução anterior,

considerando-se que o circuito hidráulico é o mesmo, empregando uma válvula direcional de 4/2

vias com acionamento por solenóide e reposição por mola, o que exige que o comando elétrico

também seja de auto-retenção mas, agora, com comportamento de ligar dominante.

De acordo com o que foi apresentado na solução B, a válvula direcional é reposicionada

por mola e não apresenta a mesma característica de memorização da válvula de duplo solenóide

com detente, empregada na solução A. Sendo assim, para que se possa avançar ou retornar o

cilindro com um único pulso, sem manter os botões de comando acionados, é necessário utilizar

um relé auxiliar no comando elétrico para manter o solenóide Y1 ligado, mesmo que o botão S1

seja desacionado.


corrente elétrica que liga a bobina do relé auxiliar K1.

O primeiro contato de K1 utilizado no circuito, ligado em paralelo com o botão S1 e em

série com o botão S2, fecha para efetuar a auto-retenção da bobina de K1, isto é, mesmo que o

botão S1 seja desacionado, a corrente elétrica continua passando pelo primeiro contato de K1 e

pelo contato normal fechado de S2, paralelamente ao botão S1, e mantendo a bobina de K1

energizada.

Um segundo contato de K1, utilizado no circuito, liga a bobina do solenóide Y1 que,

quando energizado, aciona a válvula direcional na posição paralela, fazendo com que o cilindro

avance.





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Acionando-se o botão S2, seu contato normalmente fechado, ligado em série com o primeiro

contato de K1 que mantinha a auto-retenção de K1, abre e interrompe a passagem da corrente

elétrica, desligando imediatamente a bobina do relé auxiliar K1. Com o relé K1 desligado, todos

os seus contatos voltam à posição normal. O primeiro contato de K1 abre e desliga a auto-

retenção de K1, permitindo que mesmo que o botão S2 seja desacionado a bobina de K1

permaneça desligada. O segundo contato de K1, por sua vez, abre e bloqueia a passagem da

corrente elétrica, desligando o solenóide Y1. Com o solenóide Y1 desligado, a mola da válvula

direcional empurra o carretel de volta para a posição cruzada, fazendo com que o cilindro

retorne.

O circuito elétrico utilizado nesta solução C é chamado de comando de auto-retenção com

comportamento de ligar dominante porque, se os dois botões de comando S1 e S2 forem

acionados ao mesmo tempo, o relé K1 é energizado pelo contato do botão de comando S1.

Podemos dizer que, neste caso, o botão S1 tem prioridade sobre S2 pois, se ambos forem

acionados simultaneamente, prevalece como dominante a condição de ligar do contato aberto do

botão de comando S1.

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Solução D: utilizando uma válvula direcional de 4/3 vias de centro fechado, com

acionamento por solenóides e centrada por molas.

Esta solução apresenta características construtivas diferentes das soluções anteriores,

considerando-se que ao utilizar uma válvula direcional de 3 posições e centrada por molas exige-

se que o comando elétrico apresente auto-retenção para os dois solenóides, tanto no avanço como

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no retorno do cilindro. Sendo assim, para que se possa avançar ou retornar o cilindro com um

único pulso, sem manter os botões de comando acionados, é necessário utilizar relés auxiliares no

comando elétrico, tanto para manter o solenóide Y1 ligado quando o botão S1 for desacionado

como para segurar o solenóide Y2 energizado quando o botão S2 também for desacionado.



com o botão S1, e liga a bobina do relé auxiliar K1. Quando K1 é energizado, seus dois contatos

abertos utilizados no circuito fecham. O primeiro contato aberto de K1, ligado em paralelo com o

botão S1, fecha para efetuar a auto-retenção da bobina de K1, isto é, mesmo que o botão S1 seja


botão S1, e mantendo a bobina de K1 energizada. O segundo contato aberto de K1 é utilizado no

circuito para ligar a bobina do solenóide Y1 que, quando energizado, aciona a válvula direcional

na posição paralela, fazendo com que o cilindro avance.








com o botão S2, e liga a bobina do relé auxiliar K2. Quando K2 é energizado, seus dois contatos

abertos utilizados no circuito fecham. O primeiro contato aberto de K2, ligado em paralelo com o

botão S2, fecha para efetuar a auto-retenção da bobina de K2, isto é, mesmo que o botão S2 seja


botão S2, e mantendo a bobina de K2 energizada. O segundo contato aberto de K2 é utilizado no

circuito para ligar a bobina do solenóide Y2 que, quando energizado, aciona a válvula direcional

na posição cruzada, fazendo com que o cilindro retorne.

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Dessa forma, pode-se também soltar o botão de comando S2 que o relé auxiliar K2 se

mantém ligado por um de seus próprios contatos (auto-retenção) e, ao mesmo tempo, conserva

energizado o solenóide Y2 por meio de outro de seus contatos, garantindo a continuidade do

movimento de retorno do cilindro.

Os contatos fechados dos dois botões de comando, S1 e S2, montados em série

alternadamente com os contatos abertos, servem para desligar o relé e o respectivo solenóide

opostos ao acionamento desejado. Assim, garante-se que um solenóide será desligado antes do

outro ser ativado e evita-se a sobreposição de sinais que poderia queimar um dos solenóides.

Acionando-se os dois botões simultaneamente, os contatos fechados de S1 e S2 abrem e

desligam os dois solenóides, fazendo com que as molas centrem a válvula e o cilindro interrompa

seu movimento, tanto no avanço como no retorno.

Circuito 06: Um cilindro de ação dupla deve avançar, quando for acionado um botão de

partida, e retornar automaticamente, ao atingir o final do curso de avanço.

Assim como no circuito anterior, hidraulicamente há três possibilidades de solução da

situação-problema apresentada, usando três válvulas direcionais diferentes, as quais exigirão três

comandos elétricos distintos para que o circuito eletro-hidráulico apresente o mesmo

funcionamento.

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Solução A: utilizando uma válvula direcional de 4/2 vias com acionamento por dois

solenóides e detente que mantém memorizado o último acionamento.

A solução para o comando elétrico é idêntica à solução A do circuito 05. A única diferença

consiste na utilização de uma chave fim de curso S2 ao invés do botão de comando para o

retorno do cilindro.

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Acionando-se o botão de partida S1, seu contato normalmente aberto fecha e liga o

solenóide Y1 da válvula direcional. Com o solenóide Y1 ligado, o carretel da válvula é

empurrado para a posição paralela, fazendo com que o cilindro avance.

Soltando-se o botão de partida S1, o solenóide Y1 é desligado mas, como a válvula

direcional possui um detente que trava o carretel, memorizando o último acionamento, a válvula

permanece na posição paralela, fazendo com que o cilindro continue avançando.

Ao chegar ao final do curso de avanço, o próprio cilindro aciona mecanicamente o rolete

da chave fim de curso S2. Desde que o operador tenha soltado o botão de partida, o contato

normalmente aberto da chave fim de curso S2 fecha e liga o solenóide Y2 da válvula direcional.

Com o solenóide Y2 ligado, o carretel da válvula é empurrado para a posição cruzada, fazendo

com que o cilindro retorne automaticamente.

Ao retornar, o cilindro desaciona o rolete da chave fim de curso S2, cujo contato volta a

abrir desligando o solenóide Y2. Devido ao detente que mais uma vez trava o carretel,

memorizando o último acionamento, a válvula direcional permanece na posição cruzada, fazendo

com que o cilindro prossiga no seu movimento de retorno, mesmo com o solenóide Y2

desligado.

É importante destacar que o contato normalmente fechado do botão de partida S1, ligado

em série com o contato aberto da chave fim de curso S2, é uma proteção contra a ligação

simultânea dos dois solenóides. Dessa forma, se o operador acionar e mantiver acionado o botão

de partida S1, quando o cilindro alcançar o final do curso de avanço e acionar a chave fim de

curso S2, o contato do botão de partida S1, ligado em série com o contato da chave fim de curso

S2, não deixa que o solenóide Y2 ligue enquanto Y1 estiver energizado. Assim, evita-se uma

sobreposição de sinais que poderia causar danos ao circuito.

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Solução B: utilizando uma válvula direcional de 4/2 vias com acionamento por solenóide e

reposição por mola.

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com comportamento dedesligar dominante

com comportamento deligar dominante

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